由于自由曲面的表面面形自由度更大，梯度更大，往往超出了傳統干涉測量的動態范圍，使得很難實現面形的高精度檢測，這給光學自由曲面的制造帶來很大困難，嚴重限制了光學自由曲面的發展與應用。光電所與清華大學組成的聯合研究團隊提出了一種全新的自由曲面檢測技術，采用大行程變形鏡作為面形補償元件，使用條紋反射測量技術實現高精度變形鏡的實時動態監測與閉環控制，建立復雜自由曲面的面形自適應搜索模型，研究高精度的系統誤差標定技術，使得自由曲面能夠實時快速檢測，基本原理如圖1所示。
圖2為檢測實驗現場圖，圖3為變形鏡產生第四項和第九項zernike面形時，DS得到的變形條紋圖和對變形鏡面形變化的檢測結果。實驗中被測件為一帶有像散的未知曲面，如圖4（a），其面形誤差超過了干涉儀的測量動態范圍，因此干涉儀無法獲得條紋而無法完成測量。基于該研究提出的測試裝置及SPGD自適應搜索模型，在200秒左右就可獲得待測自由曲面的清晰條紋，如圖4（d）所示。這樣根據檢測硬件建立系統檢測模型，結合干涉檢測結果和條紋反射測量結果，通過面形匹配與系統誤差標定技術，得到被測面的面形誤差，檢測結果如圖5所示。
由于此項技術對待測對象沒有特殊要求，所提出的測試裝置結構簡單、成本低廉，因此具有較好的普適性。該工作對于光學自由曲面檢測技術的發展具有重要意義。
圖1 基于變形鏡補償的自由曲面檢測原理
（DS：條紋反射測量裝置，DM變形鏡）
圖2 檢測實驗現場圖
圖3 變形鏡產生第四項和第九項zernike面形時條紋反射系統測量結果
圖4 干涉儀條紋圖(a)未迭代搜索前條紋，
（b）（c）迭代搜索1、2次后的條紋，（d）搜索完成后的條紋
圖5 檢測結果（a）直接采用干涉儀的面形數據，（b）DM變形補償后的干涉
儀面形數據，（c）DS檢測變形鏡的結果，（d）系統誤差標定后的最終結果